模拟气候升温对湿地土壤微生物群落及磷素形态的影响

通过构建微宇宙湿地柱模拟气候升温的方法,采用高通量测序和核磁共振技术,分别研究了湿地土壤微生物群落和磷素形态对暖化作用的响应特征.结果表明,暖化作用导致了Firmicutes、Clostridia、Clostridiales、Clostridiaceae和Clostridium的相对丰度分别显著下降65%~98%、69%~87%、67%~87%、73%~97%和74%~93%,这表明暖化作用对不同分类水平上的物种Firmicutes到Clostridium具有显著的抑制效应.通过主坐标分析和聚类分析,不同湿地柱采样点的暖化组与对照组样本表现出显著的分离特征,揭示了暖化作用能够诱导微生物群落组成发生显著性变化.磷酸单酯和正磷酸盐是各湿地柱土壤主导的磷素形态,同时暖化作用导致了XX湿地柱采样点的磷酸单酯和正磷酸盐相对丰度分别显著升高275%和下降20%,JH湿地柱采样点的磷酸单酯和多聚磷酸盐相对丰度分别显著升高85%和下降49%,这表明不同磷素形态对暖化作用的响应具有土壤异质性特征.通过典型对应分析,揭示了暖化条件下微生物群落组成的显著变化对磷素形态具有显著的影响效应.     

SFBR中好氧颗粒污泥的培养及特性研究

接种自行培养的活性污泥,以模拟废水为基质,采用连续进水、间歇出水及厌氧/好氧交替的运行模式,尝试了在SFBR中进行好氧颗粒污泥的培养,并研究了好氧颗粒污泥的特性及反应器对污染物的去除效果.结果表明,通过逐步缩短沉降时间,28 d时成功培养出好氧颗粒污泥,所形成的好氧颗粒污泥呈黄色、形状不规则,且粒径较小(平均粒径0.56 mm),正常情况下的SVI保持在70 mL·g-1以下,EPS在59 d时达到最大值(以MLVSS计)373.24 mg·g-1,较培养初期增加了约2.5倍,运行后期由于颗粒出现解体,导致EPS急剧下降;反应器在运行过程中未能保持较高的污泥量,中后期MLSS始终在3 000mg·L-1以下;在63 d的运行时间里,除异常波动外,反应器对COD的去除率基本维持在90%左右,正常情况下出水COD小于100 mg·L-1,反应器对NH+4-N、TIN的去除效果波动较大,去除率分别为44.45%~94.72%及43.87%~93.13%,反应器对TP的去除率在44.50%~97.40%之间,正常情况下TP去除率可维持在60%以上;限于自动控制水平,夜间长时间的好氧饥饿期容易造成丝状菌过度生长,使得AGS在生长竞争中处于劣势,最终导致了AGS的解体.     

O池溶解氧水平对石化废水A/O工艺污染物去除效果和污泥微生物群落的影响

以实际石化废水为处理对象,研究溶解氧浓度对A/O反应器生物降解特性的影响.A、B两组反应器平行运行以进行对比,O段的溶解氧浓度分别控制在2~3 mg·L-1和5~6 mg·L-1.反应器稳定运行近半年的结果表明:在HRT为20 h时,A组反应器出水的COD(72.5 mg·L-1±14.8 mg·L-1)略高于B组(68.7 mg·L-1±14.6 mg·L-1),COD平均去除率分别为67.0%和68.8%;出水氨氮的平均浓度和去除率为0.8 mg·L-1和95%左右.出水的BOD5均低于5 mg·L-1.表明A/O反应器对有机物的生物降解比较彻底,溶解氧浓度对其没有显著影响.对O段污泥进行454高通量测序结果表明:变形菌门、浮霉菌门和拟杆菌门细菌所占比例较高,在A、B组反应器中的比例分别为58.7%和59.2%、14.7%和12.7%以及10.8%和12.4%.高溶解氧运行的反应器B具有较高的菌群丰度和多样性,氨氧化菌Nitrosomonas、亚硝酸氧化菌Nitrospira和专性好氧菌如Planctomyces的比例较高.厌氧反硝化菌如Azospira和Acidovora在反应器A中的含量较高.在属的水平,鉴定出的Novosphingobium、Comamonas、Sphingobium和Altererythrobacter属细菌具有降解多环芳烃、氯代硝基苯、农药和石油化合物的功能,有利于石化废水的降解.     

好氧颗粒污泥同时脱氮除磷技术研究

采用序批式活性污泥法(SBR)处理新疆油田公司准东石油基地污水,作为生物膜的一种特殊形式,介绍了该工艺的优点,在适宜的运行条件下进行实验。讨论了好氧颗粒污泥脱氮以及除磷的过程,分析了该工艺对氮、磷的去除率及好氧颗粒污泥在好氧、缺氧条件下的吸磷情况,当进水氨氮、磷和乙酸碳浓度分别为38.2 mg/L、27.7 mg/L和134.6 mg/L,MLSS和MLVSS分别为7.0 mg/L、6.4 mg/L时,氨氮、总无机氮、磷、乙酸碳的平均去除率分别达到98.8%、90.2%、98.9%、97.2%.     

两级序批式MBR膜污染特性研究

采用两级SBR与膜法相结合的两级序批式MBR工艺处理生活污水,考察两级序批式运行模式对膜污染特性的影响.对运行111 d后的平板膜污染阻力分布进行了测算,并对两级序批式MBR与连续流单级好氧MBR的平板膜污染速率进行对比试验.结果表明: 两级序批式MBR的平板膜污染阻力以凝胶极化阻力为主,占总阻力的43%,沉积阻力较低,仅占总阻力的10%;与连续流单级好氧MBR相比,两级序批式MBR可以在更高的膜通量下运行,保持更低的膜污染速率,在运行42 d后,过膜流量从100 L/h下降至85 L/h,过膜压差从1.52×10~4 Pa增加至2.22×10~4 Pa;而连续流好氧MBR系统,过膜流量从61 L/h降低至39 L/h,过膜压差却从1.01×10~4 Pa增加至2.63×10~4 Pa.研究表明,两级序批式MBR工艺可以改善膜过滤过程的水力条件,从而有效地减缓浓差极化,降低沉积污染及凝胶层污染,序批式、膜间歇运行与空曝的结合起到了关键性作用.     

序批式生物膜反应器挂膜启动实现短程硝化

常温条件下(20～25℃),以模拟的人工配水为研究对象,采用序批式生物膜反应器(SBBR),在初期挂膜的基础上,笔者运用两种不同的挂膜方式即重新加入新泥和不加新泥而加大进水COD浓度来实现生物膜的快速启动。实验表明,2种挂膜启动通过14 d的培养与富集,NH4+-N与COD的处理效果都能分别达到85%和75%以上。将剩余污泥排尽后,采用第1种挂膜方式的反应器通过连续间歇曝气,达到了比较好的短程硝化效果。调整溶解氧,并且通过先下降后上升曝气量的方式,能进一步提高亚氮的出水。最终在DO为3.6 mg/L时,亚氮的积累率能达到平均74%左右,达到了比较好的亚硝化效果。而第2种挂膜方式培养的生物膜则以好氧反硝化菌为主,去除的氨氮由同化作用和培养的好氧反硝化菌去除,以后者为主。通过比较可以看出,为了实现短程硝化,第1种挂膜方式比第2种更具有优越性,有利于硝化菌种的生长和亚氮的积累,而第2种方式则有利于培养好氧反硝化菌。     

厌氧序批式反应器内挥发性脂肪酸积累特性研究

小试规模的厌氧序批式反应器（ASBR），通过人工配水，研究了启动3个月时间以及一个运行周期内反应器内挥发性脂肪酸（VFA）的积累情况，并通过分析期间产甲烷活性的变化说明了控制VFA积累的重要性。经过近120 d的运行，乙酸和丙酸的最大比产甲烷活性分别提高了1.8和2.2倍，说明反应器的启动过程即是微生物群落的优化和选择的过程，ASBR的抗冲击的能力较强说明随启动的进行和种群的优化，活性污泥凝聚性能增强，对VFA的降解能力增强。     

SBR降解动力学研究

采用SBR工艺处理有机废水，在已有工艺条件下对生物降解动力学进行了研究，得出生物降解反应为一级反应。研究表明，用Monod公式能较好反映出有机物的降解规律，确定了其动力学参数V_max=14.6306 d^-1，K_s=83.2993 mg/L，得出SBR降解动力学模型为V=14.6306X·S/(83.2993+S)。利用以动力学为基础的动态模拟法优化SBR工艺，实验结果表明该方法合理可行，对SBR的设计与运行有一定的指导作用，可作为SBR反应器扩大实验和设计的依据。     

好氧-缺氧-闲置运行模式处理生活污水

在3个序批式反应器中,利用好氧-缺氧-闲置的运行模式处理实际生活污水,比较了不同曝气时间（2、3和4h）条件下的处理效果,结果表明,在R2（2 h）反应器中成功实现了单级好氧除磷和内聚物驱动的短程硝化反硝化。采用此反应器运行模式,对实际生活污水进行长期处理,反应器的COD、TN和TP的平均去除率分别为85.29%、74.09%和87.97%。本研究表明,在好氧-缺氧-闲置的运行模式下处理生活污水,能成功地实现单级好氧除磷与内聚物驱动的短程硝化反硝化的结合,并且在长期运行的过程中,能稳定地取得较好的脱氮、除磷效率。     

城市污水条件下ASBR厌氧氨氧化的启动与脱氮性能

采用ASBR在城市污水条件下进行厌氧氨氧化的启动与脱氮性能研究。实验接种好氧硝化污泥,在温度为(35±1)℃、HRT为24 h、pH为7.3～8.5的条件下经过130 d的培养,成功启动了厌氧氨氧化反应。实验结果表明,厌氧氨氧化反应稳定运行时,TN容积负荷平均为0.179 kg/(m3.d),NH4+-N、NO2--N和TN去除率分别达到了95.30%、91.30%和76.28%。启动期和稳定运行期NH4+-N、NO2--N去除量和NO3--N生成量的比值分别达到1∶1.54∶0.25和1∶1.27∶0.27;稳定运行期进出水pH差值由启动时的0.85下降到0.24。启动期反硝化和厌氧氨氧化反应同时存在而在稳定运行期厌氧氨氧化发展成为主导反应。MLSS和MLVSS/MLSS先减少后增加,反映了启动过程中硝化细菌、反硝化细菌的衰亡和厌氧氨氧化菌逐渐富集的过程,这与反应器的宏观运行效果相一致。